Что такое сверхкритическая жидкость?

Сверхкритическая жидкость - это вещество, которое нагревают выше критической точки. Критическая точка вещества - это точка, в которой критическое давление и критическая температура сосуществуют, позволяя веществу существовать в жидкой и газообразной формах в равновесии. Результатом выведения вещества за пределы этой точки является жидкость, обладающая свойствами растворения жидкости, но диффузионными свойствами газа. Это означает, что он может растворять вещества как жидкость, расширяясь, чтобы заполнить контейнер как газ. Эти уникальные свойства позволяют использовать его в различных отраслях промышленности.

Когда вещество находится выше критической точки, оно становится сверхкритической жидкостью. Чтобы жидкость стала сверхкритической, человек должен знать критическую температуру и критическое давление. Обычно газ с высокой температурой может превращаться в жидкость с добавлением давления, а жидкость с высоким давлением может превращаться в газ с добавлением тепла. Критическое давление - это давление, выше которого вещество не может существовать в виде газа, несмотря на то, насколько высока температура. Точно так же критическая температура - это точка, выше которой вещество не может быть жидкостью, несмотря на то, насколько высокое давление.

Когда вещество нагревается выше критической температуры и подвергается воздействию давления выше критического, возникает интересное явление. Вещество не может быть ни жидкостью, ни газом. Скорее, он обладает свойствами обоих. Линии между фазами вещества практически исчезают, а жидкость меняет свойства. Новая сверхкритическая жидкость обладает свойствами как жидкости, так и газа.

Одной сверхкритической жидкостью, которая часто используется, является углекислый газ. Это хорошее вещество, которое можно превратить в сверхкритическую жидкость, потому что ее критическая температура составляет 87,8 ° F (31 ° C), а его критическое давление составляет 73 атмосферы (около 55 480 мм рт. Ст.). Когда это сверхкритическая жидкость, свойства углекислого газа могут изменяться при изменении температуры и давления. Например, манипулирование давлением может изменить то, какие вещества будут растворяться в жидкости. Поскольку диоксид углерода является неполярной молекулой, можно добавлять модификаторы, чтобы увеличить его способность растворять полярные молекулы.

Некоторые сверхкритические жидкости могут быть использованы для извлечения большего количества желаемого вещества за более короткий период времени. Эти и другие свойства позволяют использовать их в самых разных отраслях промышленности. Например, пищевая и фармацевтическая промышленность могут использовать жидкость для извлечения определенных соединений из пищи. Используя сверхкритическую жидкость, такую ​​как углекислый газ, ученый может извлекать жирные кислоты, масла и антиоксиданты, не оставляя химического остатка на экстракте. Диоксид углерода в сверхкритическом состоянии также имеет относительно низкую температуру, поэтому его можно использовать в тех случаях, когда химическое вещество не может подвергаться воздействию высоких температур.